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La reproducción de las plantas

En el presente artículo os vamos a dar unas nociones básicas sobre los sistemas que presentan las plantas para reproducirse y cuáles son las estructuras implicadas. Los dos mecanismos son:

  1. Reproducción asexual. Un solo progenitor es capaz de originar nuevos individuos a partir de parte de sus órganos vegetativos sin necesidad que tenga lugar la unión de células reproductoras llamadas gametos. También recibe el nombre de multiplicación vegetativa.
  2. Reproducción sexual. La generación de un nuevo individuo conlleva el intercambio de material genético. Existe unión de células reproductoras llamadas gametos y un desarrollo embrionario que dará lugar al nuevo organismo.

 

Multiplicación vegetativa

Como vimos cuando estudiamos el aparato vegetativo de las plantas, algunas de ellas presentan la capacidad de generar órganos vegetativos que dan lugar a nuevos individuos: tubérculos, bulbos, estolones, etc... pero también existe otro gran número de plantas que carecen de esta facultad... entonces, ¿cómo se reproducen asexualmente?

Si bien en los vegetales superiores no es un fenómeno frecuente, son muchos los organismos mal llamados inferiores que presentan como mecanismo principal de propagación, la reproducción asexual e incluso en muchos de ellos se desconoce que presenten fase sexual como es el caso de ciertos hongos. Por tanto, si estos organismos han decidido prescindir de la reproducción sexual... ¿qué ventajas tiene la multiplicación vegetativa?

A éstas y a muchas otras preguntas son a las que intentaremos dar respuesta en este apartado.

Cuando las plantas han colonizado un lugar y las condiciones que se dan en él les son propicias, lo que quieren es propagarse de la manera más rápida posible antes de la llegada de competidores y es precisamente en este momento cuando juega un papel clave la multiplicación vegetativa. Presenta la ventaja que con un mínimo gasto energético (no hay que producir células reproductoras) y en poco tiempo (no tiene que haber polinización, fecundación, desarrollo embrionario, etc...) se pueden originar nuevos individuos. Eso sí, unos cerca de otros, pero ya es lo que interesa si queremos crear una nueva población en ese lugar.

Si las plantas no presentan estructuras especializadas siempre pueden recurrir a la forma más sencilla de multiplicación que es la fragmentación. No es que ésta sea universal ni aplicable a todas las plantas, pero ya son mayoría a las que se les puede aplicar esta práctica o una variante de la misma.

En el caso de las plantas de acuario, un ejemplo clásico de este tipo de multiplicación lo encontramos en las plantas de tallo tales como: Hygrophila, Bacopa, Cabomba, Ludwigia, etc... Basta con cortar con unas tijeras bien afiladas o con las uñas si somos cuidadosos el tallo de una de estas plantas para ir obteniendo fragmentos de las mismas llamados esquejes que podremos plantar en otra zona del acuario y que darán lugar en poco tiempo una nueva planta tan frondosa o más que la planta madre.

De hecho, cuando compráis en un establecimiento plantas de tallo si acaban de llegar del vivero muchas veces no tienen ni raíces. Son simples tallos para alarma del aficionado que pregunta con cara de preocupación al comerciante si les saldrán cuando las plante en su acuario. Así que nadie se alarme por este hecho y sino no tenéis más que pensar en vuestras abuelas que seguro a más de una la habréis visto haciendo esquejes de los geranios (Pelargonium sp.) que tenía en el balcón y plantándolos en nuevas macetas.

La zona por la que debéis realizar el corte es el entrenudo que si no recordáis lo que es, os recomendamos que miréis el artículo el aparato vegetativo de las plantas. Para realizar la plantación aparte de no machacar el tallo, la única precaución que debéis tener es dejar la distancia suficiente entre los tallos.

Aunque no presenten entrenudo, las plantas de crecimiento basal tengan o no rizoma, también pueden estar sujetas a este tipo de multiplicación.

Si se trata de plantas estoloníferas típicas tales como Vallisneria, Sagittaria, etc... y queremos plantar las plántulas en una zona diferente a la que decidió la planta madre, podemos cortar sin ningún problema el tallo que une a la planta madre con la hija y separarlas.

Por otro lado, si no existen estolones típicos podemos dividir la mata que se ha ido formando a lo largo del tiempo en diferentes trozos con ayuda de un cuchillo bien afilado. Este sería el caso de plantas como las Cryptocoryne que aunque forman estolones, éstos no son tan largos como en el caso anterior y planta madre e hija quedan mucho más juntas formando una mata.

Sin existir estolones pero sí rizomas, podemos aplicar el mismo tipo de fragmentación a plantas como las Anubias, Microsorium, etc... Basta con seccionar con un cuchillo su rizoma en varios trozos para obtener nuevos individuos.

Algunas plantas terrestres como la gramínea Poa bulbosa o el tan conocido en jardinería Bryophyllum presentan la capacidad de generar plantas hijas enganchadas a la planta madre y que no se desprenden de ella hasta que han alcanzado un tamaño determinado o simplemente por algún accidente de tipo mecánico.

Estas plántulas que se generan reciben el nombre de bulbilos y por curioso que parezca no son exclusivos de las plantas terrestres. Por ejemplo, el mundialmente conocido helecho de Java (Microsorium pteropus) también los presenta entre otras. Si observamos una hoja por el reverso podremos observar en algunos casos la presencia de una especie de yemas de color verde de las cuales empieza a originarse una nueva planta como puede apreciarse en la fotografía:

No debemos confundir estas plántulas con las generadas a partir de los soros (esporangios) que se presentan en forma de unos abultamientos marronosos en el reverso de las hojas también, puesto que si bien el resultado pudiera parecer el mismo, el proceso tiene un origen diferente.

Otro caso particular de multiplicación, es la generación de nuevas plantas a partir de hojas de la planta madre. En la foto podéis observar la hoja de una Bacopa monnieri a la que le están saliendo unas raicillas y que si la dejáramos crecer nos acabaría dando una planta nueva.

Para acabar con la multiplicación vegetativa, tan sólo nos queda comentar un caso curioso que sucede con las plantas del género Echinodorus también conocidas como espadas amazónicas.

Los tallos florales portadores de las flores en dichas plantas si están completamente sumergidos en lugar de dar flores como lo harían si salieran del agua, dan lugar a plantas hijas situadas cada una de ellas en el lugar que le correspondería a cada flor. Cuando dichas plántulas están suficientemente desarrolladas podemos cortar ese tallo a voluntad e ir plantando cada una de ellas por separado.


Reproducción sexual

Si siempre las plantas se reprodujeran de forma asexual darían lugar a una población homogénea donde todos los individuos serían iguales genéticamente y esto si las condiciones ambientales donde vive dicha población no cambian no supone problema alguno, pero si por alguna circunstancia éstas cambiasen, comportaría la extinción de todos los individuos de dicha especie al no existir ninguno capaz de adaptarse a las nuevas condiciones ambientales.

Uno de los mecanismos principales para dotar a los individuos de una determinada especie de variabilidad genética es la reproducción sexual y precisamente por esto, aunque supone un gasto energético superior al de la multiplicación vegetativa, se ha mantenido a lo largo de la evolución.

Después de haber visto el significado biológico de la reproducción sexual, es momento de estudiar cuáles son los órganos que intervienen. Reconocemos que puede ser un tanto tedioso leer toda la información que os brindamos a partir de ahora, especialmente por la terminología empleada, pero nuestro objetivo no es que nadie se aprenda la nomenclatura, sino que una vez leído el artículo se salga con una idea más o menos clara de:

  1. Las partes de una flor
  2. Cómo tiene lugar la polinización-fecundación
  3. Cómo se forman las semillas y frutos
  4. Particularidades de la reproducción de los helechos

Antes de entrar en materia, vamos a definir el concepto de flor e inflorescencia, dado que nos hemos dado cuenta que son muchos los aficionados que los confunden.

Flor. Eje de crecimiento limitado (braquiblasto) alrededor del cual se disponen densamente el conjunto de órganos encargados de realizar la reproducción sexual en las fanerógamas (plantas con flor). Es la unidad elemental de polinización y recibe el nombre de anto.

Inflorescencia. Conjunto de ejes más o menos ramificados (generalmente) que llevan un número variable de flores dispuestas de manera diversa. Dichas agrupaciones contrarrestan la tendencia general de las plantas de reducir el tamaño de sus flores, lo que las hace más visibles a los polinizadores y hace que todo el conjunto se comporte como una unidad de polinización que recibe el nombre de pseudanto.

Partes de una flor

Una flor típica consta de cuatro verticilos florales: cáliz, corola, androceo y gineceo. Aunque ésta es la norma general, hay flores que presentan ciertas modificaciones al respecto que sin extendernos mucho iremos viendo cuando tratemos cada uno de los verticilos por separado.

Una cosa son los verticilos y otra el número de piezas que forma cada uno de ellos. Nos referimos a que una flor puede estar formada por cinco verticilos por ejemplo, pero tener más de cinco piezas en cada uno de ellos sean: sépalos, pétalos, estambres o pistilos. Si presenta 5 verticilos diremos que la flor es pentacíclica, si tiene 4 tetracíclica y así sucesivamente y en relación al número de piezas diremos que una flor es pentámera si cada uno de los verticilos está formado por 5 piezas, tetrámera si lo está por 4, etc...

Poniendo como modelo el dibujo de una flor típica, veamos ahora con más detalle cada una de sus partes:

Cáliz. Está formado por el conjunto de sépalos que suelen ser de color verde y que se encuentran situados típicamente en la parte más externa de la flor. Su función biológica principal es proteger a la flor durante su desarrollo.

Ciertas plantas presentan un perianto (cáliz + corola) formado exclusivamente a base de sépalos, es decir, que el perianto en lugar de estar constituido por dos verticilos como es lo típico únicamente está formado por uno. Estas plantas reciben el nombre de monoclamídeas o apétalas y a los sépalos se les llama petaloides al presentar coloraciones típicas de los pétalos.

En otras plantas incluso ha desaparecido como es el caso de la familia de las Compuestas, dado que aquí su presencia es inútil al quedar toda la inflorescencia protegida por las brácteas (tipo de hojas). Ejemplo: girasol (Helianthus).

Corola. Formada por el conjunto de pétalos. Piezas coloreados que cumplen la función de atraer a los polinizadores. La forma y el tamaño de éstos varía según la planta ante la cual nos encontremos y esto condiciona el trabajo de los polinizadores que deberán ser más o menos específicos según el caso.

Androceo. Es el conjunto de estambres de una flor y lejos que la evolución haya ido reduciendo su número como ha pasado con otras piezas, aquí generalmente se ha tendido a su aumento.

Es la parte masculina de la flor y diferenciamos dos partes como puede observarse en el esquema:

      1. Filamento. Estructura larga y fina en el extremo de la cual se encuentran las anteras.
      2. Antera. Lleva cuatro esporangios responsables de la producción de polen que reciben el nombre de sacos polínicos. Concretamente, agrupados de dos en dos dando lugar a las tecas (1 teca = 2 sacos polínicos), de manera que cada antera está formada por dos tecas que permanecen unidas por el connectivo.
Gineceo. Forma la parte femenina de la flor. En las flores modernas distinguimos tres partes que conjuntamente reciben el nombre de pistilo:
  1. Estigma. Superficie sobre la cual “aterrizan” los granos de polen y en la cual tiene lugar su germinación.
  2. Estilo. Tubo que conecta los estigmas con el ovario y por el interior del cual pasa el tubo germinativo del grano de polen.
  3. Ovario. Base ensanchada del pistilo dentro de la cual encontramos el primordio seminal que da lugar al saco embrionario donde se desarrolla el embrión.

El saco embrionario en las angiospermas (plantas con flores típicas) está constituido por 8 células tal como muestra la figura:

  • 3 células en la zona del micrópilo (lugar donde se fija el tubo terminativo): 1 ovocélula + 2 células sinérgidas (restos de arquegonios primitivos).
  • 2 núcleos polares
  • 3 células antípodas

Aunque todo esto os parezca complicado de entender, nos servirá de base para explicar en otro apartado cómo tiene lugar la fecundación y la formación de las semillas, y seguramente allí lo veréis todo mucho más claro.

 

 

Hasta aquí la anatomía de una flor, os lo hemos explicado de una manera muy simplificada y no tenéis más que consultar un tratado de botánica para comprobarlo, pero creemos que no sirve de nada abusar de la terminología científica sino se entiende nada de lo que se explica.

Como modelo hemos utilizado una flor hermafrodita, es decir, la misma flor presenta androceo y gineceo, pero esto no es común a todas las plantas. Así pues, en función de cómo se encuentren distribuidos los sexos tenemos:

  1. Plantas monoicas. La misma planta presenta flores femeninas o masculinas. Ejemplo: maíz (Zea mays).
  2. Plantas dioicas. Una planta produce flores femeninas y otra masculinas, pero nunca encontramos un pié con ambos sexos. Ejemplo: Vallisneria spiralis.
  3. Plantas polígamas. Son plantas que pueden presentar los dos tipos de flores: unisexuales y hermafroditas, ya sea o no en el mismo pié. Ejemplo: algarrobo (Ceratonia siliqua).

 

Polinización y fecundación

La polinización es el proceso por el cual los granos de polen producidos en los sacos polínicos de las anteras llegan a los estigmas. Dicho proceso tiene lugar gracias a diferentes mecanismos de transporte y así tenemos:

Zoidofilia. La polinización la realizan los animales (principalmente insectos = entomofilia).

Está considerado el sistema más eficaz de polinización y supone una coevolución entre el polinizador y la planta hasta el punto que a veces llega a ser un proceso tan específico que una determinada planta únicamente puede ser polinizada por un animal en concreto.

En la imagen podéis ver a la planta Digitalis purpurea, la cual por la forma de sus flores únicamente puede ser polinizada de forma eficaz por himenópteros como los zánganos, abejas, etc...

Los animales no trabajan por amor al arte, así que la planta debe ofrecerles alguna recompensa: néctar, granos de polen, etc... aunque algunas plantas se las han ingeniado para ser polinizadas sin dar nada a cambio creando engaños o trampas.

La manera como las plantas atraen a los insectos suele ser bien a través de coloraciones vistosas como también a través de olores como es el caso de la familia de las Aráceas.

Las Áraceas son un grupo de monocotiledóneas caracterizadas por presentar una inflorescencia en espádice. Éste está constituido por un eje central del cual emana olor y alrededor del cual encontramos diminutas florecillas y una gran bráctea llamada espata que lo rodea por fuera.

Sin duda alguna, la polinización entomófila llega al mayor grado de especialización en las orquídeas. Estas plantas tan apreciadas en jardinería especialmente las especies tropicales por sus vistosas flores que tienen formas muy características que llegan a simular el abdomen de las hembras de los insectos que las polinizan de manera que los insectos llegan allí pensando que los espera su amada y en realidad “se aparean” con el pétalo de una planta...aish! así de dura es la vida de un insecto.

Hidrofilia. Algunas plantas acuáticas utilizan el agua como agente polinizador. No es el caso más frecuente, pero fanerógamas como Posidonia o Vallisneria entre otras utilizan este sistema.

En Posidonia, una fanerógama marina protegida, los granos de polen carecen de cubierta externa, de manera que pueden cambiar de forma en el agua y de esta forma desplazarse.

Por otro lado, Vallisneria presenta un sistema algo más sofisticado o cuanto menos curioso. Se trata de una planta dioica que como vimos más arriba significa que presenta piés masculinos y piés femeninos. Las flores masculinas cuando maduran se sueltan de la planta que las produjo y salen a flote gracias a unos flotadores que llevan incorporados. Éstos esperarán en superficie a que las plantas femeninas alarguen unos largos filamentos hasta la superficie portadores de las flores femeninas.

Cuando dichos pedúnculos han llegado a la superficie, tan sólo queda esperar a que por azar una flor masculina entre en contacto con la femenina y tenga lugar la polinización. Una vez ésta se ha producido, el filamento se encoge y vuelve a sumergir la flor fecundada para dar lugar al fruto.

Como hemos dicho, la hidrofilia no es el sistema más utilizado por las plantas acuáticas, ya que la mayoría de ellas utiliza la zoidofilia.

Anemofilia. Aquí el agente polinizador es el viento. Tiene la desventaja que es un proceso mucho menos preciso que la zoidofilia como también pasaba con la hidrofilia, pero en este caso hay un mayor gasto energético al tener que producir mucha más cantidad de polen dado que las posibilidades que un grano de polen llegue a buen puerto son escasas y únicamente depende del azar.

Los granos de polen deben ser pequeños y ligeros para facilitar su transporte. Aparte las flores que los producen deben facilitar tanto su salida como llegada, por ello no suele estar muy desarrollado el perianto.

Este mecanismo de polinización lo utilizan plantas que forman grandes poblaciones de muchos miembros reunidos o bien plantas que viven en ambientes donde escasean los animales. Ejemplo: Gramíneas, Fagáceas, etc...

En plantas acuáticas es inexistente.

¿Cómo polinizar las plantas de acuario?

Son varias las plantas que con relativa facilidad producen flores cuando las cultivamos en acuario siempre que hayamos puesto un mínimo de esmero en su cuidado. Unas de las plantas con las que mejores resultados obtendréis son las Aponogeton.

Las Aponogeton son unas plantas bulbosas que producen una inflorescencia en espiga como la que os mostramos en la siguiente fotografía que pertenece a una Aponogeton crispus.

Si no perdéis la paciencia con facilidad, podéis coger un pincel de esos que se utilizan para las acuarelas y frotar con suavidad toda la inflorescencia madura de la planta recogiendo en un papel el polen que pudiera caer.

Si tenéis varias inflorescencias, lo mejor es que vayáis frotando diferentes individuos con el polen de otros. Os advertimos que las flores maduran a destiempo, es decir, primero lo hacen las de la parte baja de la espiga y luego las de arriba.

Una vez hemos polinizado, ya sólo nos queda esperar unos dos meses aproximadamente a que se formen las semillas que caerán de la espiga y quedarán flotando en el agua. No exageramos si decimos que pueden haber más de 300 semillas viables por espiga, incluso algunos autores hablan de hasta 500!.

Éstas semillas llegará un punto que se hundirán y darán lugar a nuevos individuos.

Después de haber visto en qué consiste la polinización, ya sólo nos queda hablar de la fecundación para terminar con éste apartado. Es muy importante que antes de leeros nada de lo que viene a continuación recordéis mínimamente los conceptos explicados cuando hablamos de las partes de una flor para no perderos con la terminología aunque intentaremos explicarlo de la forma más gráfica y esquemática posible.

Definimos fecundación como el proceso por el cuál la células reproductoras llamadas gametos producidas por la parte masculina y femenina de la flor se unen para dar lugar al zigoto. Dicho de forma más simple, es cuando el contenido del grano de polen se une con el contenido del ovario.

Tenemos el grano de polen en la superficie del estigma (polinización) y éste debe darle el visto bueno, es decir, el estigma se comporta como una superficie de control evitando la autofecundación o la fecundación con granos de polen que sean de otras especies.

Hay varios mecanismos para evitar la autofecundación y esas posibles fecundaciones por polen de otras especies, pero uno de los más frecuentes son los genes de autoesterilidad (S). Para explicarlo de una forma sencilla, diremos que los genes presentan alelos (variantes mutacionales) y que para que un grano de polen pueda germinar, el alelo que presente debe ser diferente al que presenta el ovario.

En el esquema que os presentamos a continuación podéis ver representado el proceso. Tenemos tres bolas que corresponden a tres alelos diferentes: S1 (rojo), S2 (amarillo) y S3 (lila). No queremos decir que sólo hayan tres en las plantas, esto es tan sólo un ejemplo, pero pueden haber muchos.

Si os fijáis, el pistilo presenta los alelos S1 y S2, de manera que de los tres granos de polen existentes, el único que va a poder germinar en este estigma es el S3 (lila).

La germinación de un grano de polen consiste en la formación de un tubo polínico por el interior del cual pasará el contenido del grano de polen (dos núcleos espermáticos) para fecundar a las células que hay dentro del saco embrionario entrando por la obertura de éste que es el micrópilo. Concretamente, uno de los núcleos espermáticos fecundará a la ovocélula dando lugar al embrión, mientras que el otro se unirá con los dos núcleos polares para dar lugar al endosperma secundario que es la reserva nutricional de la semilla.

Para que nadie se equivoque, os recordamos que todas las angiospermas producen frutos y es en el interior de éstos donde encontramos las semillas. Existen frutos de muchos tipos: carnosos, duros, simples, múltiples, etc... y no podemos entretenernos a explicar cada uno de ellos porque nos llevaría mucho tiempo y tampoco creemos que sea necesario a este nivel. Si necesitáis información de este tipo, la podréis encontrar en cualquier tratado de botánica.

 

Reproducción sexual en los helechos

Ya vimos cuando hablamos de la multiplicación vegetativa que los helechos acuáticos y pusimos como ejemplo al helecho de Java (Microsorium pteropus) tenían la capacidad de generar plántulas a partir de sus órganos vegetativos, pero también puede reproducirse de forma sexual y es de lo que vamos a hablar a continuación.

Para simplificar la explicación, os colocamos un esquema del ciclo biológico de un helecho típico para que tengáis una visión global y luego explicaremos con más detalle lo que sucede en cada una de las etapas.

Los helechos como las plantas superiores presentan también alternancia de generaciones, es decir, existe la fase haploide o de gametófito en la cual la dotación genética está reducida a la mitad (n) y la fase diploide o de esporófito en la cual la dotación genética es 2n. Dicho de forma más simple, los organismos diploides presentan dos copias idénticas de su material genético y para dar lugar a las células reproductoras llamadas gametos se produce lo que se conoce como meiosis y se originan 4 células hijas con dotación genética n.

El esporófito es el helecho adulto y presenta grupos de esporangios llamados soros en el reverso de las hojas que una vez maduros liberan muchas esporas. Éstas caen al suelo y dan lugar a un protalo (gametófito) que presenta arquegonios y anteridios en la zona de contacto con el suelo. Aprovechando la película de agua existente, los espermatozoides producidos por los anteridios pueden nadar hasta los arquegonios para fecundar la ovocélula que hay dentro de cada uno de ellos. Cabe decir que en nuestro modelo, partimos de un protalo que produce tanto anteridios como arquegonios aunque únicamente hayamos representado a estos últimos.

Después de la fecundación, tiene lugar la germinación de un nuevo esporófito a partir del zigoto (2n) que se encuentra en el interior del arquegonio y así se cierra el ciclo biológico de un helecho típico.

En acuariofilia contamos con dos géneros de helechos acuáticos que presentan un sistema de reproducción sexual algo particular y nada semejante al resto de helechos. Se trata de los géneros Marsilea y Salvinia.

Todos pertenecen a la familia de los Hidroptéridos, familia pequeña con muy pocos miembros que típicamente agrupan sus esporangios en soros y a su vez, éstos quedan envueltos dentro de una superestructura que recibe el nombre de esporocarpo.

Marsilea quadrifolia es una planta exótica que ha sido introducida en varias regiones del mundo y que habita zonas de escasa profundidad. Su aparato vegetativo está formado por un rizoma que crece sumergido en el agua y de los nudos del cual salen raíces por un lado y hojas por el otro que emergen del agua.

Dicho helecho recibe el nombre común de trébol de cuatro hojas y es el famoso “trébol de la suerte” que la gente tanto busca en los prados de Trifolium (trébol) perdiendo la paciencia en el intento.

En la parte sumergida, se forman una especie de bolas que son los esporocarpos. Dentro de éstos, encontramos un solo megaesporangio (parte femenina) y diversos microesporangios (parte masculina).

Cuando el esporocarpo está maduro, la pared de éste se deshace y un soróforo empuja a los esporangios al exterior liberando así sus esporas. Una vez liberadas, tiene lugar la fecundación y se forma el zigoto que dará lugar a un nuevo helecho.

Otro helecho muy popular en acuariofilia es el género Salvinia. Contrariamente al anterior, se trata de un helecho flotante que puede vivir en aguas más profundas y que presenta o bien microesporangios o bien megaesporangios, pero nunca ambos en el mismo esporocarpo.

Salvinia presenta dos hojas flotantes y una especie de raicillas resultado de la conversión de la tercera hoja en una especie de filamentos que llevan los esporocarpos cuando éstos se forman. Las megásporas de Salvinia tienen flotadores y las micrósporas unos ganchos llamados bloquídeos, de manera que megáspora y micróspora se unen sin problema en la superficie aún habiendo mucha profundidad de agua.

El resultado como siempre es la formación de un zigoto que dará lugar a un nuevo helecho.

 

Alberto Maceda & Irene González | www.alaquairum.com | www.alaquairum.net

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